Ученые из научно-исследовательского института Карилион Политехнического университета Вирджинии изобрели новый способ получения непосредственных изображений с нанометровой разрешающей способностью различных биологических структур в их естественной среде обитания, в жидкой окружающей среде. Эта технология является шагом ученых на пути к достижению основной цели - создания системы получения изображений с высокой разрешающей способностью происходящих на атомарном уровне биологических процессов.
В данной технологии используются две пластины из азотированного кремния с "окнами" по их центру и сложенными друг с другом таким образом, что зазор между ними не превышает 150 нанометров. Полость зазора между пластинами заполняется жидкостью, повторяющей по составу среду обитания изучаемых биологических объектов, строение которых и процессы внутри которых будут сниматься.
Но, как показала практика движение свободно плавающих в жидкости объектов не позволяет делать снимки с высокой разрешающей способностью. Поэтому исследователи нанесли на внутренние поверхности кремниевых пластин специальные "привязи" биологического происхождения, в роли которых могут выступать белки определенных видов, микроорганизмы и даже антитела, которые захватывают исследуемые объекты и удерживают их на месте. И в результате всего этого ученые получили дополнение к электронному микроскопу, который позволяет исследовать на атомарном уровне такие тонкие процессы, как самосборка новых вирусов и проникновение вирусов внутрь клетки живого организма.
Первым микроорганизмом, изучение которого производилось с помощью новой технологии наносъемки, был ротавирус, являющийся одной из основных причин возникновения тяжелой формы диареи.
На втором этапе жизни этого болезнетворного микроорганизма ротавирус сбрасывает свой внешний защитный слой, что позволяет ему проникать в клетку и образовывать так называемую двухслойную частицу. Как только завершается формирование второго слоя ротавируса он начинает использовать биологические механизмы клетки для производства "армии" других ротавирусов. Поэтому ученые в своих исследованиях сделали особый упор на изучении процессов формирования второго слоя ротавируса.
Съемка экземпляров ротавируса, удерживаемых на месте специальными антителами, дала такие же результате, как и традиционные методы съемки с заморозкой объектов. Но, в отличие от традиционных методов, новая технология позволяет получить качественные снимки живых объектов и происходящих в них процессов.
Следующим шагом ученых будет совершенствование разработанной технологии наносъемки, после чего можно будет выполнять динамическую съемку биологических объектов в режиме реального времени. А это позволит более подробно узнать, что именно происходит в моменты, когда формируются новые вирусы и другие микроорганизмы. Обладание подобными знаниями позволит разработать эффективные методы и лекарственные препараты, позволяющие сражаться и побеждать различные вирусные заболевания.